变电站房屋漏水在线监测系统的
摘 要在建筑行业中，有一个令人头疼的问题长期以来一直倍受关注，那就是房屋漏水问题，而变电站作为一种有着特殊功能的建筑，其对建筑的安全性和密封性相对于普通建筑而言有着更加严格的要求。变电站的漏水问题是一个很值得深入研究的问题，一方面，变电站的屋顶及四周的墙体可能存在裂缝，导致漏水；另一方面，墙体内部隐藏着水管线，一旦水管漏水，变电站内部的供电设备，供电线路以及数字通信线路都会遭到浸泡，带来的严重后果将不堪设想。因此，实时地对变电站的漏水状况进行远程监测具有非常重要的意义。本课题提出采用自制电容为测量载体，通过测量墙体内外侧两块铜板间的电容，借助于电容值的大小来间接判断变电站的墙体是否漏水，借助于555振荡电路将电容量转换为频率量，从而使得数据的测量精度和抗干扰性能得到了很大的提高。经过实验比较，结果表明该方法测量准确，抗干扰能力强，测量精度高，完全可以满足实际应用中的需求。本课题所设计的变电站房屋漏水在线监测系统由于采用的是铜板制成的电容，所以安装简单，操作方便，同时测量精度高，还具有漏水报警功能，从理论上讲，如果材料足够多，在实际工程应用中，可以精准定位到具体漏水的方位，对及时发现变电站墙体漏水、及时排除安全隐患具有非常重要的价值。摘 要 1
目 录
ABSTRACT 2
第1章 绪论 1
1.1选题背景 1
1.2发展现状 1
1.3选题意义 2
1.4论文的章节安排 3
第2章 系统总体设计方案 5
2.1系统需求分析 5
2.2总体设计方案 5
2.3系统的硬件设计方案 5
2.4系统的软件设计方案 6
2.5本章小结 8
第3章 系统硬件设计 9
3.1数据采集模块的硬件设计 9
3.1.1 温度采集模块 10
3.1.2电源模块 10
3.1.3 CPU模块 11
3.1.4液晶显示模块 11
3.2 RS485有线通信接口的硬件设计 12
3.3本章小结 13
第4章 监测系统的下位机软件设计 14
4.
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072*
1 监测系统下位机软件整体设计思路 15
4.2 漏水信息采集模块的软件设计 15
4.3 数据分析模块的软件设计 18
4.4 液晶显示模块的软件设计 22
4.5 RS485串口通信的软件设计 24
4.6本章小结 25
第5章 监测系统的上位机软件设计 26
5.1 系统界面 26
5.2收发数据功能 27
5.3开关串口功能 28
第6章 系统测试 30
6.1 电源模块 30
6.2 NE555振荡电路发生模块 30
6.3 AT89S52单片机最小系统模块 31
6.4 LCD1602液晶显示器模块 31
6.5系统测试结果及分析 31
6.6 本章小结 32
第7章 总结与展望 33
7.1系统的总结 33
7.2系统的展望 33
参考文献 35
致 谢 38
附图、附录 40
附1.变电站房屋漏水监测实物图 40
附2.液晶显示图 41
第1章 绪论
1.1选题背景
科学技术是第一生产力，随着科学技术日新月异的发展，近年来我国政府一直都非常重视将各项科学技术应用到各行各业中。现如今，电子产品的发展速度很快，各种新型电器改变着人们的日常生活和工业生产，导致整个社会的用电量持续增长，变电站的数量也比以前多了不少。然而，由于工程上的困难和技术的不成熟，变电站漏水问题始终是个难题。变电站房屋漏水[1]的类型可以归纳为两个方面：一方面，变电站的屋顶及四周的墙体可能存在裂缝，导致漏水；另一方面，墙体内部隐藏着水管线，一旦水管漏水，变电站内部的供电设备，供电线路以及数字通信线路都会遭到浸泡，带来的严重后果将不堪设想。导致变电站房屋漏水的原因有很多，这一点和普通的房屋漏水没有太大的区别，主要有以下几个原因：第一，变电站的房屋屋面有可能存在排水问题，导致屋面积水，渗透到墙体内；第二，变电站的防水层的材料[2]可能存在质量问题；第三，变电站的防水层可能存在设计上的疏漏和施工上的不合理；有时候杂物会堆积在水管内导致阻塞，积水会渗透到防水层下面，造成漏水。
变电站房屋漏水问题和所有其他建筑有一个共同点，那就是无法直接在外部检测出墙体内部的漏水状况，因而在技术不成熟的情况下，人们常常使用以下一些传统的方法来检测房屋是否存在漏水的隐患：外墙检测法、直接观察法、蓄水法、片材保护法、墙面钻孔检测等。虽然这些方法也能够起到判断的作用，但是消耗过多的人力和物力，不够简洁高效，而且也缺少报警功能，不仅增加了工作的难度，而且这些工作只有经验丰富的人才能胜任。所以以上的几种方法并不能适应现代化社会的发展。
1.2发展现状
变电站由于其功能的特殊性，不同于其他建筑物，墙体一旦漏水则会直接导致放置重要电气设备的房屋进水，从而影响这些电气设备的安全问题，影响范围及其广泛，因此，变电站房屋的防漏比其他建筑更具有重要性。随着我国工业和经济水平的发展，近年来新建了大批变电站并投入使用，从目前的使用状况来看，有很多变电站都存在着不同程度的漏水现象，这对于变电站的安全运行是一项不容忽视的安全隐患。解决变电站漏水的问题涉及了很多不同的工程领域，包括建筑、材料、给排水等等，而在众多环节当中，漏水检测十分重要，因为这直接关系到变电站的实时安全状况，而自动化技术[3]在漏水检测方面有着得天独厚的应用优势。目前工程实际中已经有各种墙体检测技术被应用，这些技术各有各的优势和不足，在此以其中的两项技术为例：
（1）红外热像技术：任何物体都会辐射出红外线，水的热容大于建筑材料的热容，因此在同等热辐射条件下，渗漏部位由于有水分渗漏，导致该部位的热容也随之增大，从而温度升高的幅度较小，这个现象就可以在红外热像图[4]上体现出来，根据这样的原理就可以检测出漏水的状况以及漏水的部位。然而这个技术也存在很多不可避免的缺点，例如：成本较高、在实际使用过程中对外界的其他因素的抗干扰能力比较弱，导致结果出现误差。
（2）传感器检测技术：该技术的本质是传感器的应用，在变电站施工过程中，把传感器安装在防水层的下侧，同时将传感器与恒流装置以及数据控制箱连接成一整套系统，由于防水层是绝缘体，所以电路中的电流为零，如果防水层漏水，由于水是电导体，从而导致电路中的电流不再为零，能够在第一时间触发报警功能。该技术最大的缺点就是施工麻烦，成本较高，而且已经建成的变电站就无法再使用这种监测方法。
除了上面详细列举的这两个例子以外，还有很多种墙体漏水检测的方法，在传统的检测方法中，常见的有：直接观察法、蓄水法、片材保护法；新兴的检测方法除了上述两种以外，常见的方法还有：示踪物质法、烟气法、超声检测法、电测法、探地雷达法、微波测湿法、光纤测试法等等。
1.3选题意义
在电力系统中，变电站是十分重要的电力设施之一，其主要功能有：变压、调压、汇集输配电能等等。无论是电网的安全使用，还是电力系统的高效运行，变电站都是其中最关键的一环。
一直以来，各个国家和地区的变电站都存在漏水的安全隐患，21世纪以来，随着我国社会生产力和国民经济的迅速发展，全社会的用电量大幅度增加，变电站的数目也随之增加，在这种情况下，变电站的漏水问题引起了人们格外的重视。在外界环境压力的影响下，变电站房屋的质量会随着时间的推移逐渐下降，因此，在变电站房屋漏水的防治问题中，人们永远都无法做到从源头彻底根除变电站房屋漏水的现象，因此无论到什么时候，变电站房屋漏水的最后一道检测关口都值得人们去重视，有必要设计成一套科学的漏水检测系统[5]。随着自动化技术水平的提高，智能监测的概念深入人心，也被广泛应用。所谓智能监测，就是以变电站外墙体为平台，利用自动控制技术、综合布线技术、传感技术，构建一个安全、高效、准确的变电站房屋漏水在线监测系统。
目 录
ABSTRACT 2
第1章 绪论 1
1.1选题背景 1
1.2发展现状 1
1.3选题意义 2
1.4论文的章节安排 3
第2章 系统总体设计方案 5
2.1系统需求分析 5
2.2总体设计方案 5
2.3系统的硬件设计方案 5
2.4系统的软件设计方案 6
2.5本章小结 8
第3章 系统硬件设计 9
3.1数据采集模块的硬件设计 9
3.1.1 温度采集模块 10
3.1.2电源模块 10
3.1.3 CPU模块 11
3.1.4液晶显示模块 11
3.2 RS485有线通信接口的硬件设计 12
3.3本章小结 13
第4章 监测系统的下位机软件设计 14
4.
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072*
1 监测系统下位机软件整体设计思路 15
4.2 漏水信息采集模块的软件设计 15
4.3 数据分析模块的软件设计 18
4.4 液晶显示模块的软件设计 22
4.5 RS485串口通信的软件设计 24
4.6本章小结 25
第5章 监测系统的上位机软件设计 26
5.1 系统界面 26
5.2收发数据功能 27
5.3开关串口功能 28
第6章 系统测试 30
6.1 电源模块 30
6.2 NE555振荡电路发生模块 30
6.3 AT89S52单片机最小系统模块 31
6.4 LCD1602液晶显示器模块 31
6.5系统测试结果及分析 31
6.6 本章小结 32
第7章 总结与展望 33
7.1系统的总结 33
7.2系统的展望 33
参考文献 35
致 谢 38
附图、附录 40
附1.变电站房屋漏水监测实物图 40
附2.液晶显示图 41
第1章 绪论
1.1选题背景
科学技术是第一生产力，随着科学技术日新月异的发展，近年来我国政府一直都非常重视将各项科学技术应用到各行各业中。现如今，电子产品的发展速度很快，各种新型电器改变着人们的日常生活和工业生产，导致整个社会的用电量持续增长，变电站的数量也比以前多了不少。然而，由于工程上的困难和技术的不成熟，变电站漏水问题始终是个难题。变电站房屋漏水[1]的类型可以归纳为两个方面：一方面，变电站的屋顶及四周的墙体可能存在裂缝，导致漏水；另一方面，墙体内部隐藏着水管线，一旦水管漏水，变电站内部的供电设备，供电线路以及数字通信线路都会遭到浸泡，带来的严重后果将不堪设想。导致变电站房屋漏水的原因有很多，这一点和普通的房屋漏水没有太大的区别，主要有以下几个原因：第一，变电站的房屋屋面有可能存在排水问题，导致屋面积水，渗透到墙体内；第二，变电站的防水层的材料[2]可能存在质量问题；第三，变电站的防水层可能存在设计上的疏漏和施工上的不合理；有时候杂物会堆积在水管内导致阻塞，积水会渗透到防水层下面，造成漏水。
变电站房屋漏水问题和所有其他建筑有一个共同点，那就是无法直接在外部检测出墙体内部的漏水状况，因而在技术不成熟的情况下，人们常常使用以下一些传统的方法来检测房屋是否存在漏水的隐患：外墙检测法、直接观察法、蓄水法、片材保护法、墙面钻孔检测等。虽然这些方法也能够起到判断的作用，但是消耗过多的人力和物力，不够简洁高效，而且也缺少报警功能，不仅增加了工作的难度，而且这些工作只有经验丰富的人才能胜任。所以以上的几种方法并不能适应现代化社会的发展。
1.2发展现状
变电站由于其功能的特殊性，不同于其他建筑物，墙体一旦漏水则会直接导致放置重要电气设备的房屋进水，从而影响这些电气设备的安全问题，影响范围及其广泛，因此，变电站房屋的防漏比其他建筑更具有重要性。随着我国工业和经济水平的发展，近年来新建了大批变电站并投入使用，从目前的使用状况来看，有很多变电站都存在着不同程度的漏水现象，这对于变电站的安全运行是一项不容忽视的安全隐患。解决变电站漏水的问题涉及了很多不同的工程领域，包括建筑、材料、给排水等等，而在众多环节当中，漏水检测十分重要，因为这直接关系到变电站的实时安全状况，而自动化技术[3]在漏水检测方面有着得天独厚的应用优势。目前工程实际中已经有各种墙体检测技术被应用，这些技术各有各的优势和不足，在此以其中的两项技术为例：
（1）红外热像技术：任何物体都会辐射出红外线，水的热容大于建筑材料的热容，因此在同等热辐射条件下，渗漏部位由于有水分渗漏，导致该部位的热容也随之增大，从而温度升高的幅度较小，这个现象就可以在红外热像图[4]上体现出来，根据这样的原理就可以检测出漏水的状况以及漏水的部位。然而这个技术也存在很多不可避免的缺点，例如：成本较高、在实际使用过程中对外界的其他因素的抗干扰能力比较弱，导致结果出现误差。
（2）传感器检测技术：该技术的本质是传感器的应用，在变电站施工过程中，把传感器安装在防水层的下侧，同时将传感器与恒流装置以及数据控制箱连接成一整套系统，由于防水层是绝缘体，所以电路中的电流为零，如果防水层漏水，由于水是电导体，从而导致电路中的电流不再为零，能够在第一时间触发报警功能。该技术最大的缺点就是施工麻烦，成本较高，而且已经建成的变电站就无法再使用这种监测方法。
除了上面详细列举的这两个例子以外，还有很多种墙体漏水检测的方法，在传统的检测方法中，常见的有：直接观察法、蓄水法、片材保护法；新兴的检测方法除了上述两种以外，常见的方法还有：示踪物质法、烟气法、超声检测法、电测法、探地雷达法、微波测湿法、光纤测试法等等。
1.3选题意义
在电力系统中，变电站是十分重要的电力设施之一，其主要功能有：变压、调压、汇集输配电能等等。无论是电网的安全使用，还是电力系统的高效运行，变电站都是其中最关键的一环。
一直以来，各个国家和地区的变电站都存在漏水的安全隐患，21世纪以来，随着我国社会生产力和国民经济的迅速发展，全社会的用电量大幅度增加，变电站的数目也随之增加，在这种情况下，变电站的漏水问题引起了人们格外的重视。在外界环境压力的影响下，变电站房屋的质量会随着时间的推移逐渐下降，因此，在变电站房屋漏水的防治问题中，人们永远都无法做到从源头彻底根除变电站房屋漏水的现象，因此无论到什么时候，变电站房屋漏水的最后一道检测关口都值得人们去重视，有必要设计成一套科学的漏水检测系统[5]。随着自动化技术水平的提高，智能监测的概念深入人心，也被广泛应用。所谓智能监测，就是以变电站外墙体为平台，利用自动控制技术、综合布线技术、传感技术，构建一个安全、高效、准确的变电站房屋漏水在线监测系统。
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